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라그랑주 및 오일러 사양(유체)

1788
  • Joseph-Louis Lagrange
  • Leonhard Euler
라그랑지안 및 오일러 사양을 보여주는 전산 유체 역학 시뮬레이션입니다.

(설명을 위한 생성된 이미지입니다)

이는 연속체 내에서의 운동을 설명하는 두 가지 방법입니다. 역학:

  • 그만큼 라그랑지안 사양은 개별 재료 입자를 추적하여 시간이 지남에 따라 그 속성을 관찰하는 것과 같습니다. 마치 교통 체증 속에서 특정 차량을 지켜보는 것과 같습니다.
  • 오일러식 표현은 공간상의 고정된 지점에 초점을 맞추고, 마치 고정된 교차로를 관찰하는 교통 카메라처럼 해당 지점을 통과하는 입자의 속성(속도, 밀도)을 관찰합니다.

라그랑주 이론에서 연속체의 운동은 각 입자의 궤적을 추적함으로써 기술됩니다. 입자의 초기 상태(시간 t₀)에서의 위치 [latex]mathbf{X}[/latex]를 입자의 레이블로 사용합니다. 나중 시간 t에서의 위치는 함수 [latex]mathbf{x} = boldsymbol{chi}(mathbf{X}, t)[/latex]로 주어집니다. 속도와 가속도와 같은 물리적 특성은 [latex]mathbf{X}[/latex]를 일정하게 유지하면서 이 함수의 시간 미분을 통해 계산됩니다. 이 접근 방식은 우리가 개별 물체를 관찰하는 방식과 유사하여 직관적입니다. 이는 물체의 변형에 따라 물질점을 추적하는 고체 역학에 적합한 자연스러운 틀입니다.

반대로 오일러식 설명은 공간상의 고정된 위치에서 일어나는 현상에 초점을 맞춥니다. 입자의 움직임을 추적하는 대신, 각 물리적 속성에 대해 위치 [latex]와 시간 [latex]t[/latex]의 함수로 장을 정의합니다. 예를 들어, 속도장은 [latex]mathbf{v} = mathbf{v}(mathbf{x}, t)[/latex]로 주어지는데, 이는 시간 [latex]t[/latex]에 위치하는 입자의 속도를 나타냅니다. 이러한 관점은 일반적으로 유체 역학에 더 편리합니다. 오일러 좌표계에서 유체 입자의 가속도는 물질 미분 [latex]Dmathbf{v}/Dt = partial mathbf{v}/partial t + (mathbf{v} cdot nabla)mathbf{v}[/latex]로 기술되며, 이는 한 지점에서의 국소 가속도와 입자가 다른 속도로 새로운 위치로 이동함에 따른 대류 가속도를 모두 포함합니다.

UNESCO Nomenclature: 2209
유체 역학

유형

추상 시스템

분열

기초적인

용법

널리 사용됨

전구체

  • 뉴턴 역학
  • 변분법
  • 강체의 운동학
  • 오일러의 유체 운동에 관한 초기 연구

응용 프로그램

  • 전산 유체 역학(CFD) 해석기는 종종 오일러 격자를 사용합니다.
  • solid mechanics and finite element analysis typically use a lagrangian description
  • 기상 예측 모델은 오일러 논리 체계를 사용하여 고정된 위치에서의 대기 특성을 설명합니다.
  • 입자 추적 속도 측정법(PTV)은 라그랑주 측정 기법입니다.

특허:

NA

잠재적 혁신 아이디어

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관련 개념: 라그랑주, 오일러, 유동장, 물질 미분, 기준계, 유체역학, 고체역학, 운동학.

역사적 맥락

라그랑주 및 오일러 사양(유체)

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(날짜를 알 수 없거나 관련이 없는 경우, 예를 들어 "유체역학"의 경우, 주목할 만한 등장 시기를 대략적으로 추정하여 제공합니다.)

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